山东省德州市2020-2021学年高二下学期物理期中考试试卷

试卷更新日期：2021-06-25 类型：期中考试

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一、单选题

1. 下列说法正确的是（　　）

A、手机发射的图像信号不需要调制过程 B、手机接收到的图像信号要经过调谐、解调 C、在电磁波谱中，紫外线的频率比γ射线的频率高 D、振荡电路中电磁振荡的频率与产生的电磁波的频率可能不同

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2. 如图所示的实验示意图中，用于探究“磁生电”的是（）

A、 B、 C、 D、

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3. 在LC振荡电路中，某时刻的磁场方向如图所示，下列说法正确的是（　　）

A、若磁场正在减弱，则电容器上极板带负电 B、若电容器正在放电，则电容器上极板带正电 C、若电容器上极板带正电，则线圈中的电流正在增大 D、若在电容器极板间插入电介质，则电路的振荡频率会减小

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4. 在相同的外界环境中，两个相同的集气瓶中分别密闭着质量相同的氢气和氧气，如图所示。若在相同温度、压强下气体的摩尔体积都相同，则下列说法正确的是（　　）

A、氢气的密度较大 B、氧气的密度较大 C、氢气的压强较大 D、两气体的压强相等

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5. “凸”字形硬质闭合金属线框各边长如图所示，线框右侧有一宽度为3L的匀强磁场区域。磁场方向垂直于纸面向里。线框在纸面内始终以速度v向右匀速运动， $t = 0$ 时，线框开始进入磁场。选逆时针方向为正，在线框穿过匀强磁场区域的过程中，线框中的感应电流 i随时间t变化的图像正确的是（　　）

A、 B、 C、 D、

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6. 如图甲所示，一匝数为100（匝）、边长为0.5m的正方形线圈在磁感应强度为0.4T的匀强磁场中绕转轴OO'以角速度311rad/s匀速转动，产生的交变电流直接给图乙的电路供电。图乙中的变压器为理想变压器，原、副线圈的匝数比为10：1，副线圈接有定值电阻和电容器，所有电表均为理想电表，不计正方形线圈的电阻，下列说法正确的是（　　）

A、当线圈平面与磁场垂直时，电压表的示数为0 B、若电容器的击穿电压为350V，则电容器不会被击穿 C、若线圈的转速增加一倍，其他条件均不变，则电流表A₁的示数不变 D、若线圈的转速增加一倍，其他条件均不变，则电流表A₁的示数也增加一倍

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7. 笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件。当显示屏翻开时磁体远离霍尔元件，电脑正常工作，当显示屏合上时磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，电脑进入休眠状态。如图所示，这是一块长为 $a$ 、宽为 $b$ 、高为 $c$ 的半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为 $e$ 的自由电子，元件中通入方向向右的恒定电流。当显示屏合上时，元件处于垂直于上表面且方向向下的匀强磁场中，元件的前、后表面间产生电压 $U$ ，以此来控制屏幕的熄灭。则元件的（　　）

A、前表面的电势低于后表面 B、前、后表面间的电压 $U$ 与 $a$ 的大小有关 C、前、后表面间的电压 $U$ 与 $b$ 的大小有关 D、前、后表面间的电压 $U$ 与 $c$ 的大小有关

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8. 2020年11月1日，三峡工程完成整体竣工验收。截至2020年8月底，三峡电站累计发电量超过13541亿千瓦时，有力支持了华东华中广东等地区电力供应。如图所示这是三峡电站向浙江地区送电的简化模型。两变压器均为理想变压器，升压变压器原副线圈匝数比为k₁ ，降压变压器原副线圈匝数比为k₂ ，用户端得到的是电压为u=U_msin(ωt)、功率为P的正弦式交变电流。输电线总电阻为2r ，不考虑其他影响下列说法正确的是（　　）

A、升压变压器输出端的电压为 $\frac{\sqrt{2} k_{2}^{2} U_{m}^{2} + 4 \sqrt{2} P \cdot r}{2 k_{2} \cdot U_{m}}$ B、降压变压器的输入端的电压为k₂·U_m C、输电线上的电流为 $\frac{P}{\sqrt{2} k_{2} \cdot U_{m}}$ D、输电线上损失的功率为 $\frac{2 P^{2} r}{k_{2}^{2} \cdot U_{m}^{2}}$

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9. 手摇式发电机是我们教学中常用的演示工具，如图甲所示，可以简化为图乙。一个小型旋转电枢式交流发电机的矩形线圈面积为S，匝数为n，线圈总电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中以矩形线圈中轴线为轴以角速度ω匀速转动，产生的交流电通过M、N与外电路连接，如图所示，外电路电灯电阻为R，电压表为理想交流电表。在线圈由平行于磁场方向位置转过90°的过程中，下面说法正确的是（）

A、电压表V的示数为 $n B S ω \frac{R}{R + r}$ B、通过灯泡的电荷量为 $\frac{n^{2} B S}{R + r}$ C、电灯中产生的焦耳热为 $\frac{n^{2} B^{2} S^{2} ω π R}{4 {(R + r)}^{2}}$ D、当线圈由平行于磁场方向位置转过90°时，流过线圈的电流为 $\frac{n B S ω}{R + r}$

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二、多选题

10. 当分子间的距离为r₀时，分子力为零，则下列说法中正确的是（　　）

A、分子间的斥力与引力同时存在 B、当分子间的距离由r₀变大时，分子势能减小 C、当分子间的距离比r₀稍小时，分子间只有斥力，没有引力 D、分子间的相互作用力是分子中带电粒子的相互作用引起的

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11. 理想变压器原线圈接有理想交流电流表，副线圈接有两个电热器 $R_{1}$ 与 $R_{2}$ ，其铭牌参数分别为“220V 1100W”和“220V 440W”，如图甲所示。若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压时，两电热器均正常工作，则下列说法正确的是（　　）

A、变压器原线圈的输入电功率为1540W B、变压器原、副线圈的匝数比为10∶1 C、原线圈输入电压为3110V D、理想交流电流表的示数为7A

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12. 如图所示，这是某款电吹风的简化电路图，a、b、c、d为四个固定触点。绕O点转动的扇形金属触片，可同时接触两个触点，触片处于不同位置时，吹风机有关机、吹冷风和吹热风三种状态。n₁和n₂是理想变压器原、副线圈的匝数。正常工作时，吹风机吹冷风和热风的输入功率分别为60 W和460 W，小风扇的内阻为8 Ω，额定电压为60 V，则电吹风正常工作时（　　）

A、电吹风内部元件的总电阻约为105 Ω B、吹冷风时，通过原线圈的电流为 $\frac{3}{11}$ A C、吹热风时，电热丝上损耗的功率为460 W D、无论吹冷风还是吹热风，小风扇输出的功率均为52 W

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三、实验题

13. 1831年法拉第发明了世界上第一台圆盘发电机。圆形金属盘安置在电磁铁的两个磁极之间，两电刷M、N分别与圆盘的边缘和中心点接触良好，且与灵敏电流计G相连。金属盘绕中心轴沿图示方向转动，试回答下列问题：

(1)、电刷M的电势（填“高”、“等”或“低”）于电刷N的电势；

(2)、若只提高金属盘的转速，电流计G的示数将变（填“大”或“小”）；

(3)、若仅将电刷M靠近电刷N，电流计G的示数将变（填“大”或“小”）；

(4)、若仅将变阻器的滑片向右滑动，电流计G的示数将变（填“大”或“小”）；

(5)、实验结束后，断开开关时，开关处（填“有可能”或“不可能”）出现火花放电。

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14. 用油膜法估测分子大小的实验步骤如下：
①向体积为V₁的纯油酸中加入酒精，直到油酸酒精溶液总体积为V₂；

②用注射器吸取上述溶液，一滴一滴地滴入小量筒，当滴入n滴时体积为V₀；

③往边长为30cm~40cm的浅盘里倒入2cm深的水；

④用注射器往水面上滴一滴上述溶液，等油酸薄膜形状稳定后，将准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描出油酸薄膜的形状；

⑤将画有油酸薄膜轮廓形状的玻璃板，放在画有许多边长为a的小正方形的坐标纸上；

⑥计算出轮廓范围内正方形的总数为N ，其中不足半格的两个半格算一格，多于半格的算一格，N乘以每个小正方形的面积就是油膜的面积S。

(1)、上述实验步骤中有遗漏和错误，遗漏的步骤是；错误的步骤应改正为；

(2)、每滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积V=4×10^－5mL，小正方形的边长为1cm，玻璃板上描出油酸薄膜的形状如图所示。由此可以估算油酸分子的直径d=m，这层油膜里的油酸分子的个数n=。（结果保留一位有效数字）

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四、解答题

15. 轿车中的安全气囊能有效保障驾乘人员的安全。轿车在发生一定强度的碰撞时，叠氮化钠（亦称“三氮化钠”，化学式NaN₃）受撞击完全分解产生钠和氮气而充入气囊。若充入氮气后安全气囊的容积V=56L，气囊中氮气的密度ρ=1.25kg/m³ ，已知氮气的摩尔质量M=28g/mol，阿伏加德罗常数N_A=6×10²³mol^－1请估算：（结果保留一位有效数字）

(1)、一个氮气分子的质量m；

(2)、气囊中氮气分子的总个数N；

(3)、气囊中氮气分子间的平均距离r。

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16. 如图所示，在两正对磁极间磁感应强度大小 $B = 0.1 T$ 的匀强磁场中，一面积 $S = 0.1 m^{2}$ 、内阻 $r = 10 Ω$ 的矩形金属线圈以转速 $n = 50 r / s$ 绕与磁场垂直的转轴 $O O^{'}$ 匀速转动时，产生了有效值 $E = 222 V$ 的交变电动势。通过电刷接一额定电压 $U = 220 V$ 的灯泡时，灯泡恰好正常发光，求：

(1)、线圈匀速转动的角速度 $ω$ ；

(2)、线圈匝数N；

(3)、灯泡的额定功率P。

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17. 如图所示，两根足够长的相互平行、间距为d的竖直导轨，它们之间存在垂直两导轨所在平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，下端连接阻值为R的电阻。一根阻值也为R、质量为m的导体棒PQ从导轨顶端由静止开始下滑，假设棒始终与导轨垂直，且与导轨接触良好，不计一切摩擦和其他电阻，重力加速度大小为g，导体棒下降h高度时速度恰好达到最大。求：

(1)、导体棒的最大速度v；

(2)、导体棒下降h高度的过程中通过导体棒的电荷量q；

(3)、导体棒下降h高度的过程中导体棒产生的热量Q。

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18. 间距为l的两平行金属导轨固定在水平面上，如图甲所示。导轨的一部分处于宽度为3L的匀强磁场区间中，磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示，在磁场区间内锁定放置“联动双杆”（由两根相同的金属杆ab和cd用长度为L的刚性绝缘轻杆连接构成），其中cd杆恰好位于磁场内部。t=0时刻，一金属杆ef从左侧以速度v₀=12m/s滑向“联动双杆”。t=5s时杆ef与“联动双杆”发生碰撞（碰撞前解除锁定），碰后杆ef和cd合在一起形成“联动三杆”。为使“联动三杆”恰好能从磁场区间滑出，在杆ef和cd碰撞后立即对“联动三杆”施加一平行导轨的水平恒力F ，并在杆ab到达磁场右边界时撤去。已知杆ab、cd和ef的质量均为m=0.1kg，长度均为l=0.5m，电阻均为R=0.02Ω，L=0.3m。运动过程中，杆ab、cd和ef与导轨始终接触良好，且保持与导轨垂直，不计摩擦阻力和导轨电阻，忽略磁场边界效应，规定垂直纸面向里为磁场正方向。求：

(1)、在t=4s时，流过杆ab的电流I的大小和方向；

(2)、“联动三杆”在磁场区间所受的水平恒力F；

(3)、杆ab两端电压U_ab与“联动三杆”位移大小x的关系。

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